KR20120005140A

KR20120005140A - 와이어구동식 리컴번트 자전거

Info

Publication number: KR20120005140A
Application number: KR1020100065739A
Authority: KR
Inventors: 안영신
Original assignee: 안영신
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2012-01-16
Also published as: KR101175912B1

Abstract

본 발명은 리컴번트 자전거에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자가 뒤로 누워서 타도록 구성된 리컴번트 자전거의 구동을 와이어구동식으로 함으로써 기존의 체인구동의 리컴번트 자전거에 비해 체인과 스프라켓을 사용하지 않아 자체무게를 최소화하도록 구성된 것이 특징인 와이어구동식 리컴번트 자전거에 관한 것이다.

Description

와이어구동식 리컴번트 자전거{Recumbunt bike of wire-drive type}

리컴번트(Recumbent)자전거란 자전거의 한 종류로 ‘기댄, 가로누운’이라는 뜻처럼 누운 자세로 타는 자전거다. 누워서 타는 자세 외에는 일반 자전거와 똑같이 두 개의 바퀴로 달리고 부품도 같은 것을 사용해서 원리는 같다.

리컴번트 자전거는 디자인이 색다르고 신선한 느낌을 줘서 다음 세대를 위한 자전거로도 불린다. 라이더가 등을 대고 누워 타는 형태(Laid Back)는 편안한 자세로 페달링을 할 수 있어 장거리 주행에 알맞고, 공기저항도 작아서 더욱 빨리 달릴 수 있기 때문이다.

리컴번트 외에 리클라이너스(Recliners), 캄포트바이크(Comfort-Bikes), 벤츠(Bents) 등으로도 불린다. HPV(Human Powered Vehicles)라고도 하는데, 두 개의 바퀴와 자전거 부품을 사용하지만 자전거가 아닌 ‘사람의 힘으로 달리는 차’로 표현한 것은 타는 자세가 자전거와 다르고 공기저항이 작아 더욱 빨리 달릴 수 있기 때문이다.

일반적인 리컴번트 자전거는 일반적인 자전거와 똑같은 원리로 제작되기 때문에 구동방식도 체인에 의해 동력을 전달하도록 구성되어 있는 것이 보통이다.

그러나 상기와 같은 체인구동의 리컴번트 자전거는 사용자가 누워서 탈 수 있도록 구조변경되는 과정에서 일반자전거보다 체인이나 스프라켓과 같은 부품이 더 많이 사용되기 때문에 자전거 자체의 하중도 더 무거우며, 또한 사용 중 가끔 체인이 스프라켓을 이탈함으로 인해 수리하는 등 여러 가지의 번거로움이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 구동방식을 와이어구동식으로 하여 체인과 스프라켓을 이용한 구동방식보다 자전거 자체의 무게를 최소화하며, 체인이 스프라켓을 이탈함으로써 생기는 문제점을 해소하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 와이어구동식 리컴번트 자전거는 전후방향으로 가로놓인 주프레임과;

상기 주프레임의 상면에 구성된 안장과, 상기 안장의 뒤편에서 안장에 착석한 사용자가 등을 기댈 수 있는 등받이 구성된 착석부와;

상기 주프레임의 전면부에 가로로 결합 된 가로프레임과, 상기 가로프레임의 양단에 조인트에 의해 결합 된 조향바퀴와, 상기 조향바퀴를 동시에 동일방향으로 방향전환이 가능하도록 구성된 조향축과, 상기 조향축과 결합하여 핸들의 조작에 의해 상기 조향축을 좌우로 방향전환이 가능하게 하는 수직프레임으로 구성된 조향장치와;

상기 주프레임의 전면부에서 수직으로 구성되되, 일측이 주프레임과 힌지결합하는 한 쌍의 발판프레임의 회동에 의해 형성된 동력을 구동와이어를 통해 주프레임의 후미에 구성된 구동바퀴 동력을 전달시켜 구동력을 발생시키는 구동장치와;

상기 구동장치의 구동력을 변속시키는 변속장치;

로 구성된 것이 특징이다.

본 발명의 와이어구동식 리컴버트 자전거는 체인과 스프라켓을 이용하던 리컴번트 자전거에 비해 무게가 가벼우며, 상대적으로 저렴한 와이어를 사용하기 때문에 제작단가가 낮으며, 스프라켓과 체인을 사용하지 않기 때문에 스프라켓으로부터 체인이 이탈되는 경우가 발생하지 않아 사용자의 불편함을 덜 수 있다.

도 1은 본 발명의 리컴번트 자전거의 사시도.
도 2와 도 3은 본 발명의 리컴번트 자전거의 또 다른 측면에서 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 리컴번트 자전거의 전면부측 일부분 사시도.
도 5는 본 발명의 리컴번트 자전거의 조향장치와 변속장치를 나타낸 일부분 사시도.
도 6은 본 발명의 리컴번트 자전거의 변속장치만을 나타낸 일부분 사시도.
도 7과 도 8은 본 발명의 리컴번트 자전거의 변속장치에 의한 변속원리를 나타낸 개요도.

이하, 첨부한 도면에 의해 본 발명의 리컴번트 자전거를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 리컴번트 자전거의 사시도이며, 도 2와 도 3은 본 발명의 리컴번트 자전거의 또 다른 측면에서 나타낸 사시도이다.

그리고, 도 4는 본 발명의 리컴번트 자전거의 전면부측 일부분 사시도이다.

상기 자전거(10)는 전후방향으로 가로놓인 주프레임(20)의 상면에 사용자가 앉을 수 있는 안장(31)과, 상기 안장(31)의 뒤편에서 안장(31)에 착석한 사용자가 등을 기댈 수 있는 등받이(32)로 구성된 착석부(30)가 구성된다.

그리고 상기 주프레임(20)의 전면부에는 방향전환을 위한 조향장치(40)가 구성되는데 조향장치(40)의 구성은 다음과 같다.

주프레임(20)과는 가로로 결합 된 가로프레임(41)이 구성되며, 상기 가로프레임(41)의 양단에 조인트(42)에 의해 결합 된 조향바퀴(43)와, 상기 조향바퀴(43)를 동시에 동일방향으로 방향전환이 가능하도록 구성된 조향축(44)과, 상기 조향축(44)과 결합하여 핸들(46)의 조작에 의해 상기 조향축(44)을 좌우로 방향전환이 가능하도록 구성된 수직프레임(45)이 구성된다.

상기 조향장치(40)의 조향원리는 자동차의 앞바퀴의 조향원리처럼 핸들(46)의 움직임에 의해 가로프레임(41)의 양측에 구성된 조향바퀴(43)가 핸들(46)과 동일방향으로 움직이는 원리와 동일하므로 자세한 설명은 생략하였다.

본 발명의 리컴번트 자전거(10)의 바퀴는 후술할 것처럼 주프레임의 후면부 구성된 구동바퀴(53)와 가로프레임의 양측에 구성되는 조향바퀴(43)의 3개로 구성되어 기존의 자전거를 타지못하는 사람도 쉽게 사용할 수 있도록 하였다.

그리고 본 발명의 리컴번트 자전거(10)를 구동하기 위하여 주프레임(20)의 전면부에 한 쌍의 발판프레임(51)을 구성하되, 상기 발판프레임(51)을 수직으로 구성하여 일측 단부가 주프레임(20)에 힌지결합하고 타측 단부는 페달(52)이 구성되어 발판프레임(51)이 힌지(H1)를 중심축으로 하여 회동가능하도록 하였다.

본 발명의 리컴번트 자전거(10)에서는 수직으로 구성된 한 쌍의 발판프레임(51)의 하단부가 주프레임(20)에 힌지결합하도록 하였으나 주프레임(20)의 전면부에 수직으로 부재를 구성하고 상기 수직부재에 발판프레임(51)의 상단부가 힌지결합하도록 구성하여도 발판프레임(51)의 회동은 충분히 자전거의 구동력으로 사용할 수 있다.

그리고 상기 발판프레임(51)의 일측을 각각 주프레임(20)의 후미에 구성된 구동바퀴(53)와 일체로 회전하는 풀리(54)에 감겨있는 구동와이어(55)의 끝단부를 고정시켜 발판프레임(51)의 회동으로 인해 풀리(54)에 구동와이어(55)를 통해 동력을 전달하여 구동바퀴(53)를 구동시킬 수 있게 된다.

그러나 본 발명의 도면에서는 직접 구동와이어(55)의 끝단부를 발판프레임(51)의 일측에 고정된 것을 도시하지 않고 보다 진보성이 있도록 자전거(10)의 변속을 위해 발판프레임(51)의 측면에 도르래(67a, 67b)를 구성하고 상기 도르래(67a, 67b)를 통해 구동와이어(55)의 방향을 전환 시킨 후 후술할 변속장치(60)에 구동와이어(55)의 끝단을 고정시켜 본 발명의 리컴번트 자전거(10) 주행시 사용자로 하여금 편리하게 속력이나 힘의 변화를 줄 수 있도록 하였다.

상기 풀리(54)는 구동바퀴(53)의 양측면에 각각 구성되며, 구동와이어(55)는 풀리(54)의 개수와 동일하도록 한 쌍으로 구성하였다.

따라서, 한 쌍의 구동와이어(55)의 끝단은 동일선상에 구성된 풀리(54)와 발판프레임(51)의 측면에 구성된 도르래(67a, 67b)를 통해 회동부재(65)의 일측에 각각 고정되어 있도록 하였다.

즉, 자전거(10)에 사람이 탔을 때 좌측 풀리(54)→좌측 발판프레임(51)의 도르래(67a)→회동부재(65)의 좌측부로 하나의 구동와이어(55)가 구성되고, 우측 풀리(54)→우측 발판프레임(51)의 도르래(67b)→회동부재(65)의 우측부에 또 다른 구동와이어(55)가 구성되는 것이다.

상기 풀리(54)와 발판프레임(51)의 측부에 구성된 도르래(67a, 67b)사이에는 또 다른 한 쌍의 도르래(67c, 67d)를 구성하여 구동와이어(55)의 방향전환이나 구동와이어(55)에 텐션을 부여하는 역할을 수행하도록 하였다.

한편, 구동와이어(55)를 좌측과 우측에 각각 사용하므로 발판프레임(51)의 회동이 서로 일정하게 반대방향으로 유지할 수 없기 때문에 발판프레임(51)의 회동이 반대방향으로 일정하게 유지하도록 하기 위하여 조절와이어(58)를 구성하였다.

상기 조절와이어(58)는 주프레임(20)의 전면부의 연장선상에 구성된 도르래(57)를 통과하되, 양 끝단이 각각 발판프레임(51)에 고정되도록 구성하였다.

본 발명에서는 주프레임(20)의 전면부측 연장하여 수직으로 향하도록 하고 연장된 주프레임(20)에 도르래(57)를 구성하였다.

또한, 상기 풀리(54)는 프리휠의 구조로 구성하였다.

프리휠이란 일방향 클러치 또는 오버런닝 클러치(one-way clutch)의 일종으로 일반 자전거의 뒷바퀴의 허브에 부착되어 한 방향으로만 회전력을 전달하고 역방향으로는 공회전하도록 형성된 것으로, 자전거에서 이중으로 되어 있는 링의 내륜을 톱니와 같은 모양으로 하여 스프링에 눌린 클러처 캠이 전진 방향으로만 작용하게 되어 있는 기구(래치)호 구성되어 있는 것이다.

일반적으로 자동차 부품으로 사용되고 있는 것은 클러치 캠 대신에 스프링에 눌린 원통형 롤러가 그 역할을 하는 롤러타입과 스프래그 타입이 있다.

스프래크 타입은 이너 레이스와 아웃 레이스 사이에 단면이 누에고치 모양의 스프래그(바퀴멈춤)라고 하는 캠을 설치시킨다.

따라서, 정방향으로 회전할 경우는 스프래그가 세워져 이너 레이스와 아웃 레이스를 고정시키고, 역방향으로 회전할 때에 스프래그가 누워 분리되므로 공회전하게 된다.

스프래그가 누워 분리되므로 공회전하게 되는 것이다.

즉, 상술한 설명처럼 프리휠이란 일측 방향으로만 회전력이 전달되도록 구성된 것으로, 일반적으로 프리휠은 자전거의 후미 바퀴처럼 체인을 사용하기 위하여 스프라켓과 결속하여 바퀴의 일방향으로만 회전력을 전달할 수 있도록 구성되나 본 발명에서는 힘의 전달을 위하여 구동와이어(55)를 이용하기 때문에 스프라켓을 대신하여 풀리(54)를 프리휠과 결합하는 구조로 인해 구동바퀴(53)에 일방향으로 회전력을 전달할 수 있도록 하였다.

결국, 발판프레임(51)의 회동에서 일 방향의 회동시 형성된 동력만 구동바퀴(53)에 전달되도록 한 것으로 발판프레임(51)이 한 쌍으로 구성되어 있고 풀리(54)는 구동바퀴(53)의 양측면부에 구성되어 있기 때문에 구동바퀴(53)는 지속적인 회전력을 전달받을 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 리컴번트 자전거의 조향장치와 변속장치를 나타낸 일부분 사시도이며, 도 6은 본 발명의 리컴번트 자전거의 변속장치만을 나타낸 일부분 사시도이다.

만약 구동와이어(55)를 발판프레임에 직접 고정시키면 한 번의 회동에 의해 자전거가 전진할 수 있는 거리는 항상 일정하게 정해져 있으나 도 6에 도시된 것처럼 본 발명의 리컴번트 자전거(10)에서는 변속장치(60)를 사용하여 발판프레임(51)의 회동각을 달라지도록 하였다.

이하, 도 6에 도시된 변속장치(60)의 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.

주프레임(20)의 전면부측 상면에는 상하로 회동가능한 구조의 회동부재(65)가 구성되고, 상기 회동부재(65)의 일측부에는 각각 발판프레임(51)의 일측에 구성된 도르래(67a, 67b)를 통과하여 방향전환된 구동와이어(55)의 단부가 결속된다.

즉, 두 개의 구동와이어(55)는 앞서 설명한 것처럼 각각 동일방향에 구성된 풀리(54)와 도르래(67a, 67b) 그리고 회동부재(65)의 일측부로 연결된다.

본 발명에서는 주프레임(20)에 상면에 수직으로 지지부재(도면부호 미지정)를 구성하여 회동부재(65)의 회동이 용이하도록 하였다.

그리고 다수개의 요홈(G)이 지그재그형태로 구성된 걸림부재(62)를 주프레임(20)의 상면에 구성하고 상기 요홈(G)을 관통하는 레버(61)를 구성하되, 상기 레버(61)의 일측은 주프레임(20)에 힌지결합하도록 구성한다.

또한, 상기 레버(61)가 주프레임(20)의 힌지결합되는 부분에는 레버(61)와 힌지(H2)를 포함하는 하우징(63)을 구성하고, 상기 하우징(63)은 레버(61)와 함께 힌지(H2)를 중심축으로 하여 일체로 회동할 수 있다.

즉, 레버(61)를 회동시키면 힌지(H2)를 중심축으로 하여 레버(61)와 하우징(63)은 동일하게 회동하게 된다.

이때, 하우징(63)의 내부에는 레버(61)를 걸림부재(62)의 요홈(G)에서 Ⅰ의 방향으로 밀어주도록 고정되어 있는 압축스프링(64)이 구성된다.

따라서, 압축스프링(64)에 의해 외부의 힘이 가해지지 않는 한 레버(61)는 요홈(G)에서 Ⅰ의 방향으로 항상 밀리게 된다.

그리고 레버(61)의 일측에는 상기 회동부재(65)와 유기적으로 움직일 수 있게 링크(66)가 결합되게 된다.

상기 링크(66)의 기본구조는 직선형태의 스틱의 양단이 각각 레버(61)와 회동부재(65)의 일측에 힌지결합하는 것이다.

따라서, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 레버(61)를 a방향으로 이동시키면 회동부재(65)는 c방향으로 회동하게 되고, 레버(61)를 b방향으로 이동시키면 회동부재(65)는 d방향으로 회동하게 된다.

레버(61)를 전후방의 다른 요홈(G)에 위치시키기 위해서는 레버를 Ⅱ의 방향으로 살며시 민 후 원하는 요홈(G)에 위치시키면 레버(61)는 압축스프링(64)에 의해 요홈(G)내에서 고정되게 된다.

도 7와 도 8은 본 발명의 리컴번트 자전거의 변속장치에 의한 변속원리를 나타낸 개요도로서 도 7은 변속장치의 레버가 고단일 때를 나타내고, 도 8은 변속장치의 레버가 저단일 때를 나타낸 개요도이다.

도 7과 도 8에 도시된 B는 회동부재의 회동각이고 A는 발판프레임의 회동각이다.

도 7과 도 8에서는 회동부재(65)가 발판프레임(51)에 가려 도면에 도시되지는 않았지만 H3으로 표시된 힌지를 중심축으로 하여 회동하고 발판프레임은 H1으로 표시된 힌지를 중심축으로 하여 회동한다.

이때, 발판프레임(51)의 회동각(A)은 힌지(H1)로부터 회동부재(65)의 일측부에 구동와이어(55)가 고정된 부분으로 이어지는 가상의 직선만큼 회동하는 각으로 정의하는데 만약 발판프레임(51)이 상기 회동각(A)의 범위를 벗어난다면 실질적으로 발판프레임(51)의 회동은 구동와이어(55)에 영향을 주지 않기 때문에 발판프레임(51)의 회동은 무의미해진다.

도 7에서와 같이 레버(61)를 a방향으로 이동시키면 회동부재(65)는 c방향으로 회동하여 발판프레임(51)의 회동각 A는 커지게 되고 도 8에서와 같이 레버(61)를 b방향으로 이동시키면 발판프레임(51)의 회동각 B는 작아지게 된다.

상기 회동각 A가 커진다는 것은 발판프레임(51)의 한 번의 회동에 의해 자전거가 나아갈 수 있는 이동거리가 길어진다는 것을 의미하고 회동각 A가 작아진다는 것은 발판프레임(51)의 한 번의 회동에 의해 자전거가 나아갈 수 있는 이동거리가 짧아진다는 것을 의미한다.

도 7에서와 같은 레버(61)의 위치는 고단이며 도 8에서와 같은 레버(61)의 위치는 저단으로써 고단으로 레버(61)를 위치시키면 평평한 도로나 길에서 속도감을 느낄 수 있으며, 저단으로 레버(61)를 위치시키면 오르막길에서 유리하게 사용할 수 있다.

10. 자전거 20. 주프레임
30. 착석부 31. 안장 32. 등받이
40. 조향장치 41. 가로프레임 42. 조인트
43. 조향바퀴 44. 조향축 45. 수직프레임
46. 핸들
50. 구동장치 51. 발판프레임 52. 페달
53. 구동바퀴 54. 풀리 55. 구동와이어
56. 지지프레임 57. 도르래 58. 조절와이어
60. 변속장치 61. 레버 62. 걸림부재
63. 하우징 64. 압축스프링 65. 회동부재
66. 링크 67a. 67b, 67c. 67d. 도르래
H1, H2, H3. 힌지 G. 요홈 611. 손잡이

Claims

리컴번트 자전거에 있어서,
상기 자전거(10)는 전후방향으로 가로놓인 주프레임(20)과;
상기 주프레임(20)의 상면에 구성된 안장(31)과, 상기 안장(31)의 뒤편에서 안장(31)에 착석한 사용자가 등을 기댈 수 있는 등받이(32)로 구성된 착석부(30)와;
상기 주프레임(20)의 전면부에 가로로 결합 된 가로프레임(41)과, 상기 가로프레임(41)의 양단에 조인트(42)에 의해 결합 된 조향바퀴(43)와, 상기 조향바퀴(43)를 동시에 동일방향으로 방향전환이 가능하도록 구성된 조향축(44)과, 상기 조향축(44)과 결합하여 핸들(46)의 조작에 의해 상기 조향축(44)을 좌우로 방향전환이 가능하게 하는 수직프레임(45)으로 구성된 조향장치(40)와;
상기 주프레임(20)의 전면부에서 수직으로 구성되되, 일측이 주프레임(20)과 힌지결합하는 한 쌍의 발판프레임(51)의 회동에 의해 형성된 동력을 구동와이어(55)를 통해 주프레임(20)의 후미에 구성된 구동바퀴(53)로 동력을 전달시켜 구동력을 발생시키는 구동장치(50)와;
상기 구동장치(50)의 구동력을 변속시키는 변속장치(60);
로 구성된 것이 특징인 와이어구동식 리컴번트 자전거.
제 1항에 있어서,
상기 구동장치(50)는 상기 주프레임(20)의 전면부측에서 수직으로 구성되되, 일측 단부는 페달(52)이 구성되고 타측은 주프레임(20)과 힌지결합하여 힌지(H1)를 중심축으로 하여 회동가능하도록 구성된 발판프레임(51)과;
상기 주프레임(20)의 후미에 위치한 구동바퀴(53)와;
상기 구동바퀴(53)의 양단 중심부에 프리휠구조로 구성된 한 쌍의 풀리(54)와;
상기 주프레임(20)의 후미에서 상기 풀리(54)의 양측 중심부에 결합 되어 상기 풀리(54)가 회전할 수 있게 지지시켜 주는 지지프레임(56)과;
상기 한 쌍의 발판프레임(51)에 일측 끝단이 각각 고정되되, 발판프레임(51)이 힌지(H1)를 중심축으로 회동하여 생기는 힘이 구동바퀴(53)에 전달되도록 상기 한 쌍의 풀리(54)에 각각 동력을 전달하는 한 쌍의 구동와이어(55);
로 구성된 것이 특징인 와이어구동식 리컴번트 자전거.
제 2항에 있어서,
상기 한 쌍의 발판프레임(51)은 주프레임(20)의 전면측 연장부에 구성된 도르래(57)를 거치는 조절와이어(58)의 양 단부와 결합하여 서로 반대방향으로 회동하도록 구성된 것이 특징인 와이어구동식 리컴번트 자전거.
제 1항에 있어서,
상기 변속장치(60)는 상기 풀리(54)로부터 이어진 구동와이어(55)의 방향을 전환시켜 주도록 발판프레임(51)의 일측에 각각 구성된 도르래(67a, 67b)와;
상기 주프레임(20)의 상면에서 상하로 회동하도록 구성되되, 양측면이 각각 상기 도르래(67a, 67b)로 인해 방향전환된 구동와이어(55)의 단부가 고정되는 회동부재(65)와;
상기 주프레임(20)의 상면에 다수개의 요홈(G)이 지그재그형태로 구성된 걸림부재(62)와;
상기 요홈(G)을 관통하게 구성되되, 일측은 주프레임(20)에 힌지결합되는 레버(61)와;
상기 레버(61)와 회동부재(65)가 유기적으로 움직이도록 연결시켜주는 링크(66)와;
상기 레버(61)가 주프레임(20)의 힌지결합되는 부분에 구성되되, 상기 레버(61)를 내측에 포함하여 힌지(H2)를 중심축으로 하여 상기 레버(61)와 일체로 회동하는 하우징(63)과;
상기 하우징(63)의 내측에서 상기 레버(61)를 걸림부재(62)의 요홈방향으로 압축하는 압축스프링(64);
으로 구성된 것이 특징인 와이어구동식 리컴번트 자전거.